专利名称：用于灯的直流电源的制作方法
技术领域：
本发明是一种直流电源，通过电流反馈使得电源输出等于预定值的恒定直流电 流，使灯发出恒定亮度灯光，无频闪，无电磁辐射，具有防止眼睛疲劳近视和防止电磁辐射 的保健功能。
背景技术：
目前使用的照明电源分为三大类(1)低频(50赫兹或60赫兹)电压，例如220伏交流电直接加在白炽灯或卤族灯 上，或者与电感振流器加在荧光灯上。(2)高频(例如大于10千赫兹)电压，例如220伏交流电经过整流，功率因数调 节器，转换为直流电压，加在直流荧光灯上，直流荧光灯内的开关电源谐振电路会产生高频 电压加在荧光灯上；或与开关电源谐振电路加在一般荧光灯上。(3)输出高频电压包含于低频包络中，例如输入为交流电，没有功率因数调节电 路，只有开关谐振电路变频实现调光功能。由于灯的亮度与所加电压有关，发光二极管，白炽灯，卤族灯当电压越高则亮度越 高，荧光灯当电压越高则亮度越低。低频电压造成低频光，高频电压造成高频光，第三类电 源既有高频光又有低频光。第一类电源低频频闪现象严重，人眼晶状体和瞳孔随着亮度调节，眼肌十分疲劳， 长时间眼肌就会松弛而不能准确调节收缩晶状体看远处，造成近视眼。第二类电源高频频闪超过一定频率，人眼晶状体和瞳孔不能跟随高频亮度调节， 交流峰值电压产生的强光不断刺激视网膜，长期会对视力造成损害，角膜变干，晶状体浑 浊，而且输出高频电压造成电磁辐射会危害人体健康。第三类电源既会影响视力，又会造成电磁辐射。传统反馈方式通常采用电压反馈，通过采样输出电压与参考电压比较改变开关电 路的导通时间，占空比或频率等来调节输出电压保持恒定，对于有些灯恒定电压输出恒定 亮度，对于某些灯电压微小变化将弓I起亮度变化。
发明内容
本发明是一种无频闪的恒定电流直流灯电源，既没有低频输出电压，又没有高频 输出电压，灯亮度恒定，既不造成眼睛疲劳近视，又不造成电磁辐射影响健康。为实现上述目的，本发明提供一种直流电源，包括输出为恒定直流电流转换器 140，反馈130实现电流反馈，可以有或没有电压反馈；输入电源110可以是交流或直流，灯 120可以是任何一种灯，例如发光二极管，白炽灯，卤族灯，荧光灯等。
图1是本发明直流电源框图。
图2是本发明直流电源一种实现方式电路图。
具体实施例方式在本发明直流电源一种实现方式中，电源110来自交流电；熔断器Fl作为输入过 电流保护电路，暂态电压吸收器Vl作为输入过电压保护电路；电感Ll和电容Cl构成输入 滤波电路，消除电磁辐射，阻止高频电流进入输入电源；二极管Dl，D2，D3，D4构成整流电 路，将交流电转换为直流；电容C2构成稳压电路；变压器Tl，三极管Q1，二极管D9构成反 激拓扑电路作为输出为恒定直流电流转换器140 ；电感L2，L3，电容C10，C9，构成输出滤波 电路，过滤掉电流高频分量，消除电磁辐射，使得直流电流通过电灯；变压器Tl的辅助绕组 TlC,电阻R13，R15和变阻器R14构成电压反馈电路；集成电路控制器作为控制电路；电阻 R5，R6，电容C6构成启动电路；辅助绕组T1C，二极管D8，电阻R16，电容C7构成偏置电路， 给控制电路供电；灯120可用任何一种灯；变压器Tl，电阻R19构成电流反馈电路和过电流 保护电路；电容C5，电阻R3，R4构成输入监测电路；开关V2构成灯启动电路；实际应用中， 可用不同的电路或不同的元件实现以上各个模块的功能，元件可多于，同于或少于以上功 能模块，只要实现相应的功能，元件命名可与上述元件不同。如此实施例的工作原理是下面将围绕所用Flyback拓扑电路结构讨论本直流电源中，反激拓扑电路作为转换器140，包括原边绕组，副边绕组，辅助饶 组，它们耦合在变压器磁芯上，磁芯可有空隙。主开关打开时，能量储存于变压器原边绕组， 主开关关闭时，能量传送到副边绕组和灯。变流器用原边绕组实现电流反馈，辅助绕组实现 电压反馈。变压器原边绕组匝数Np，副边匝数Ns。定义输出二极管D9的导通时间为Tons，关 断时间为Toffs，输出电流峰值为Ips，在恒流输出工作模式下，集成电路控制器控制开关 占空比，保持输出二极管D9的导通时间Tons和关断时间Toffs比例恒定，在一个开关周期 内，输出电流的平均值为=Iout = Ips · Tons/(Tons+Toffs)/2输出二极管D9刚导通时输出电流峰值Ips与变压器原边电流峰值Ipp关系为 Ips = Np · Ipp/Ns输出恒定电流值为:Iout= (Np/Ns) · Ipp · Tons/(Tons+Toffs)/2电阻 R19 上的峰值电压 Vrl9 = R19 · Ipp, lout = (Np/Ns) · (Vrl9/R19) · Tons/ (Tons+Toffs)/2通过检测电阻R19上的峰值电压，控制原边电流峰值恒定，同时控制开关占空比， 保持输出二极管D9的导通时间Tons和关断时间Toffs比例恒定，实现了输出电流的恒定。可以通过光耦合器实现电流反馈，副边侧电流Iso与通过灯的电流相等或成比 例，，原边侧电流为Ipo，Ipo = k · Iso，将Ipo采样送入控制电路，与参考值比较，调节开关 占空比，导通时间，频率等参数使得输出恒定直流电流等于预先设定值。可以通过辅助绕组实现电流反馈，原理与原边绕组类似，lout = (Naux/Ns) · (Vr/ r) ·Τοη8/(Tons+Toffs)/2，通过检测采样电阻r上的峰值电压，控制原边电流峰值恒定，同 时控制开关占空比，保持输出二极管D9的导通时间Tons和关断时间Toffs比例恒定，实现 了输出电流的恒定。
电压反馈是由分压电阻R13，R14和R15的阻值来实现。Naux是辅助绕组匝数，Ns 是副边绕组匝数，根据实施例电路图2，Vsense = Vo · R15 · Naux/((R13+R14+R15) · Ns).控制器保持Vsense等于一个参考电压Vref。Vo = Vref · (R13+R14+R15) .Ns/(R15 .Naux) = Vref · (1+(R13+R14)/R15) .Ns/ NauxNs, Naux, Vref为定值，电压就由电阻R13，R14, R15设定。该电源还可以如下方式实施，滤波电路可用共模，差模，LC, CLC滤波电路构成； 整流可用全桥整流，半桥整流；转换器140可以用任何一种拓扑电路结构，例如降压，升 压，降升压，非反相降升压，H-桥，Watkins-Johnson,电流供给桥，反相Watkins-Johnson， Cuk, SEPIC，反相SEPIC，平方降压，全桥，半桥，正激，双三极管正激，推_拉，反激，基于 Watkins-Johnson推-拉，隔离SEPIC，隔离反向SEPIC，隔离Cuk，双三极管反激等。电流反 馈电路可用辅助绕组或光耦合器或直接来自灯电流；电压反馈调光电路可用电阻与变阻器 构成的分压器或变阻器与参考电压构成的分压器；该电源中控制电路控制适用的拓扑电路 结构，将交流或直流输入电压转换成预定值的恒定直流电流输出，使用其他控制器或其他 拓扑电路结构时，电路会与实施例图2的电路有所不同，可用任何一种控制器，集成电路控 制器或分离元件控制器。启动电路可用线性调节器-linear regulator或填谷电路-valley-filled circuit等任何一种电路；偏置电路可用辅助绕组或齐纳二极管；灯120可用任何一种灯； 电源110可以是交流或直流。输出保护电路可以有过电压保护，过电流保护，过温度保护和 其他保护，可以用不同电路实现，也可以只有其中一种或几种保护电路。很多种实现方法已经描述。然而，所有的变化没有脱离本发明的中心思想。把低 频线电压变成恒定直流电流输出，不含低频分量，不含高频分量，不会造成眼睛疲劳近视， 不危害人体健康。不会造成电磁辐射，最大限度的保护人视力与健康。可直接用于不需镇流器各种电压各种功率的各种类型灯。可与镇流器结合用于需 镇流器各种电压各种功率的各种类型灯。
权利要求
一种用于灯的直流电源，包括输出为恒定直流电流转换器140，反馈130，输入电源110可以是交流或直流，灯120；其特征是该电源把输入电源110转换为预定值恒定直流电流通过灯120，使灯发出恒定亮光，减少眼睛疲劳，不含电磁辐射，最大限度地保护视力和人体健康。
2.根据权利要求1中所述用于灯的直流电源，其特征是该电源的一个实施例图2中， 电源110来自交流电；熔断器Fl作为输入过电流保护电路，暂态电压吸收器Vl作为输入过 电压保护电路；电感Ll和电容Cl构成输入滤波电路，消除电磁辐射，阻止高频电流进入输 入电源；二极管D1，D2，D3，D4构成整流电路，将交流电转换为直流；电容C2构成稳压电路； 变压器Tl，三极管Q1，二极管D9构成反激拓扑电路作为输出为恒定直流电流转换器140; 电感L2，L3，电容C10，C9，构成输出滤波电路，过滤掉电流高频分量，消除电磁辐射，使得直 流电流通过电灯；变压器Tl的辅助绕组T1C，电阻R13，R15和变阻器R14构成电压反馈电 路；集成电路控制器作为控制电路；电阻R5，R6，电容C6构成启动电路；辅助绕组T1C，二极 管D8，电阻R16，电容C7构成偏置电路，给控制电路供电；灯120可用任何一种灯；变压器 Tl，电阻R19构成电流反馈电路和过电流保护电路；电容C5，电阻R3，R4构成输入监测电 路；开关V2构成灯启动电路；实际应用中，可用不同的电路或不同的元件实现以上各个模 块的功能，元件可多于，同于或少于以上功能模块，只要实现相应的功能，元件命名可与上 述元件不同。
3.根据权利要求1所述用于灯的直流电源，其特征是电流反馈使得副边侧输出电流 通过变压器，电阻等原件反馈到原边侧的控制电路与控制电路内部参考值作比较，从而调 节开关电路的占空比，导通时间，频率等，从而调节输出电流保持设定的恒定值，也可用光 耦合器，辅助绕组或直接从灯反馈做电流反馈。
4.根据权利要求1所述用于灯的直流电源，其特征是电灯120可用任何一种灯，发光 二极管灯LED，节能灯，卤族灯Halogen，白炽灯Incandescent，荧光灯；用途可以作为台灯， 手术灯，车灯，机床操作灯，装饰灯等等。
5.根据权利要求1所述的用于灯的直流电源，其特征是该电源中的转换器140将输 入电源110转换成预定值的恒定直流电流，可以用以下任何一种拓扑电路结构，降压，升 压，降升压，非反相降升压，H-桥，Watkins-Johnson,电流供给桥，反相Watkins-Johnson， Cuk, SEPIC，反相SEPIC，平方降压，全桥，半桥，正激，双三极管正激，推_拉，反激，基于 Watkins-Johnson推-拉，隔离SEPIC，隔离反向SEPIC，隔离Cuk，双三极管反激等。
6.根据权利要求1所述的用于灯的直流电源，其特征是该电源中控制电路Ul控制适 用的拓扑电路结构，将交流或直流输入电压转换成预定值的恒定直流电流输出，使用其他 控制器或其他拓扑电路结构时，电路会与实施例图2电路有所不同，其他应用中控制电路 接线脚可多于，等于或少于本实施例电路中的控制电路Ul ；与控制电路接线脚所接功能模 块可多于，等于，少于本实施例电路；其他应用中控制电路接线脚位置可与本实施例电路中 的控制电路Ul相同或不同；可用任何一种控制器，集成电路控制器或分离元件控制器，可 以具有也可以不具有功率因数调整功能，可以用模拟方式，数字方式或模拟数字混合方式 实现控制电路。
7.根据权利要求1所述的用于灯的直流电源，其特征是电源滤波电路滤掉高频信号， 使得高频信号不能进入输入电源或电力系统，也不能进入输出电路的灯120，消除输入输出电磁辐射，保护人体健康，可用任何一种滤波电路LC滤波，CLCji型滤波，共模滤波，差模 滤波等电路。
8.根据权利要求1所述的用于灯的直流电源，其特征是电路放在金属灯座内，电磁干 扰完全屏蔽，也可放在其他材料的灯座内，金属灯座接地。
9.根据权利要求1所述的用于灯的直流电源，其特征是可以有电压反馈也可以没有 电压反馈，在有电压反馈时，输出电压通过变压器辅助绕组，原边绕组，光耦合器等原件反 馈到原边侧的控制电路与控制电路内部参考值作比较，从而调节开关电路的占空比，导通 时间，频率，从而调节输出电压为设定值。
10.根据权利要求1所述的用于灯的直流电源，其特征是开关V2构成灯启动电路，可 以在任何一个位置，可以在输入端，也可以在输出端，可以是任何一种开关，可以是简单开 关，可以是调光开关。
全文摘要
本发明是用作灯的直流电源，通过电流反馈将交流或直流输入转换成等于预定值的恒定直流电流输出。主要包括输入电源、输出为恒定直流电流转换器、反馈、灯。本发明的主要优点是输出为恒定直流电流通过灯，使灯发出恒定亮度灯光，没有低频灯光，减少眼睛疲劳；没有高频灯光，不含电磁辐射；具有反馈亮度调节功能，最大限度地保护视力和人体健康。
文档编号F21S2/00GK101893167SQ200910022570
公开日2010年11月24日 申请日期2009年5月18日 优先权日2009年5月18日
发明者赵娓 申请人:赵娓